Planet umkreist einen fernen Stern, Bildnachweis: NASA

Welten um andere Sterne

Von dem Moment an, als ich mein erstes Astronomiebuch zur Hand nahm und entdeckte, dass die Sterne wie unsere Sonne waren, nur sehr weit entfernt, schien es mir klar, dass Planeten um andere Sterne alltäglich sein mussten und viele von ihnen sicherlich Leben beherbergen. Es gab so viele Sterne am Himmel, dass es kaum anzunehmen war, dass unsere Situation einzigartig war. Damals wurde jedoch kein einziges Beispiel eines extrasolaren Planeten gefunden, sodass es sich immer noch um Spekulationen handelte.

In einer Folge der Kosmos In der Fernsehserie informiert Carl Sagan eine Gruppe von Schulkindern darüber, dass wir im Laufe ihres Lebens in der Lage sein sollten, herauszufinden, ob Planeten um nahegelegene Sterne existieren.

„Das wird noch zu Ihren Lebzeiten passieren“, sagte er voraus. „Und es wird das erste Mal in der Weltgeschichte sein, dass jemand wirklich herausfindet, ob es Planeten um die anderen Sterne gibt.“

Seitdem wurden über sechstausend solcher Exoplaneten entdeckt, von denen man annimmt, dass sie mehrere zehn Milliarden in der Milchstraße existieren. Es gibt zahlreiche Techniken zur Erkennung von Exoplaneten. Bei der oben dargestellten Methode geht es jedoch darum, zu messen, wie die Helligkeit eines Sterns abnimmt, wenn sich der Planet vor ihm bewegt – ein Ereignis, das als „Transit“ bezeichnet wird. Wenn die Umlaufbahnebene eines Exoplaneten einigermaßen mit unserer Sichtlinie zum Stern übereinstimmt, sollten wir sehen, wie das Licht des Sterns zu Beginn des Transits leicht schwächer wird und am Ende des Transits wieder heller wird. Exoplanet Watch ist ein Citizen-Science-Projekt, das allen offen steht, die teilnehmen möchten. Durch die Teilnahme am Programm können Sie dazu beitragen, die verfügbaren Daten zu den Transitzeiten von Exoplaneten zu verfeinern, sodass Wissenschaftler weltraumgestützte Teleskope wie Kepler und TESS effizienter nutzen können.

Für uns erdgebundene Astronomen nennt man den Vorgang Differentialphotometrie. Das liegt daran, dass wir das Licht des Zielsterns messen und es mit Daten anderer Referenzsterne im gleichen Teil des Himmels vergleichen. Da ein Exoplanetentransit nur das Licht des Zielsterns beeinflusst, können wir alle Daten verwerfen, in denen wir auch eine Abschwächung der Vergleichssterne sehen, da dies wahrscheinlich auf atmosphärisches Rauschen zurückzuführen ist.



  • Hier ist ein Beispiel einer Transitlichtkurve, aufgenommen von unserem Observatorium. Bisher habe ich eine Farbkamera verwendet, vor der sich lediglich ein IR/UV-Filter befand. Mein Prozess ist grundsätzlich wie folgt:

    ★ Nehmen Sie nachts eine Reihe von 30-sekündigen Aufnahmen auf. Stellen Sie sicher, dass der Zielstern während der gesamten Dauer des Transits von Ihrem Standort aus sichtbar ist. Verwenden Sie den Transit-Finder der NASA, um eine Schätzung der Start- und Endzeiten zu erhalten, und fügen Sie dann aus Sicherheitsgründen auf beiden Seiten dieses Zeitfensters einen Puffer von ein paar Stunden hinzu.

    ★ Anschließend kalibriere ich meine Bilder und konvertiere sie von Farbe in Graustufen.

    ★ Die Auflösung Ihrer Bilder ist wichtig – das bedeutet, dass alle Datendateien genaue Koordinaten enthalten müssen, damit alle Ihre Aufnahmen richtig ausgerichtet werden können.

  • ★ Dann notiere ich mir die Koordinaten meiner Ziel- und Vergleichssterne und gebe diese Informationen in die Photometriesoftware EXOTIC der NASA ein.
    ★ Abschließend führe ich den EXOTIC-Prozess aus, der mehrere Stunden dauern kann, bis eine Lichtkurve und die zugehörige Datendatei erstellt werden. Hoffentlich erhalte ich am Ende eine schöne Lichtkurve, die auf die Anwesenheit eines vorbeiziehenden Exoplaneten hinweist.

  • Star field showing location of Exoplanet K2-18b captured from Bracken Observatory

    Dies ist ein Bild von K2-18, einem Roten Zwergstern, der von der Raumsonde Kepler entdeckt wurde und von mindestens zwei Planeten umkreist wird.

     


  • Einer dieser Planeten, K2-18b, verdient besondere Erwähnung, da er der erste Exoplanet war, der in der bewohnbaren Zone seines Sterns gefunden wurde – einem Gebiet, in dem günstige Bedingungen für Leben herrschen. Genauer gesagt bezieht sich die bewohnbare Zone auf einen Bereich um einen Stern, in dem auf der Planetenoberfläche flüssiges Wasser zu erwarten ist, das als wesentlich für die Entwicklung von Lebensformen gilt.

    Sie können den Planeten selbst nicht sehen, sondern nur seinen Heimatstern, der direkt unter dem großen Stern in der Bildmitte sichtbar ist. Ich habe es für Sie beschriftet, aber Sie müssen hineinzoomen, um es zu sehen. Der Planet ist größer als die Erde und 124 Lichtjahre von uns entfernt. Tatsächlich begannen die Lichtphotonen, die in mein Teleskop eindrangen und auf meinen Sensor trafen, um dieses Bild zu erzeugen, ihre Reise genau zu dem Zeitpunkt, als die Weltausstellung 1901 in New York eröffnet wurde.

Was kommt als nächstes?

Für zukünftige Exoplanetenbeobachtungen werde ich auf eine Monokamera mit auf das Ziel abgestimmten Filtern umsteigen. Mit etwas Glück sollte das dazu beitragen, das Rauschen zu reduzieren und ein klareres Signal von einigen der schwächeren Ziele da draußen zu erhalten. So wie Sagan die Entdeckung von Exoplaneten vorhergesagt hat, würde ich sagen, dass im Laufe seines Lebens für jeden, der nach 2010 geboren wurde, eine gute Chance besteht, das erste direkte Bild eines erdähnlichen Planeten um einen anderen Stern zu sehen, zusammen mit einem klaren Hinweis auf außerirdisches Leben. Da ich selbst ein Planetbewohner bin, finde ich diese Aussicht sehr spannend!